Спосіб вилучення техногенних скупчень нафтопродуктів з поверхні грунтових вод

1. Спосіб вилучення техногенних скупчень нафтопродуктів з поверхні грунтових вод, що характеризується тим, що у зоні плями забруднення бурять, щонайменше, одну водопонижувальну свердловину, відкачують воду до утворення депресійної вирви, накопичують нафтопродукти у вирві, а після цього витягають їх, який відрізняється тим, що у межах зони плями забруднення виконують грунтові виробки і/або водопоглинальні свердловини, в які багаторазово спрямовують відкачувану воду у об’ємах, які забезпечують геодинамічну рівновагу грунтового масиву, а нафтопродукти накопичують та вилучають дискретно у мінімально необхідній для роботи нафтового електронасоса кількості. 2. Спосіб вилучення техногенних скупчень нафтопродуктів з поверхні грунтових вод за п.1, який відрізняється тим, що водопонижувальну свердловину бурять нижче рівня розділу фаз на глибину (Нск), що визначається наступною залежністю: (19) (21) 98042055 (22) 23.04.1998 (24) 15.05.2001 (46) 15.05.2001, Бюл. № 4, 2001 р. (72) Бабенко Володимир Дмитрович, Солодовников Юрій Сергійович, Карагодін Григорій Васильович, Лук’янчук Леонід Ананійович, Павлучинський Юрій Юрійович, Циганков Олександр Миколайович, Дука Анатолій Костянтинович (73) Товариство з обмеженою відповідальністю “Український міжрегіональний центр “Гідротон ЛТД” (56) UA № 0029697, МПК7 C02F1/00. 30715 на яких знаходиться у межах границь означеного допуску. Вiдомий також спосiб очистки пiдземної гiдросфери, згiдно з яким техногеннi скупчення локалiзують шляхом створення воронок депресiї у зонi плями забруднення, накопичують нафтопродукти у вирвi, пiсля чого їх витягають (див. авт. свiд. СРСР № 861328, М. кл. C 02 F 1/00, опубл. 07.09.81 р.). Недолiками вiдомого технiчного рiшення є iстотний вплив на геодинамiчну рiвновагу грунтового масиву, що створює умови для посувань грунтового масиву та обрушення грунтiв, що не дозволяє використовувати даний спосiб поблизу будинкiв та виробничих споруд. Вiдомий спосiб вилучення техногенних скупчень нафтопродуктiв з поверхнi грунтових вод, прийнятий як прототип, згiдно з якої у зонi плями забруднення бурять щонайменше одну водопонижувальну свердловину, ведуть вiдкачування води до утворення депресiйної вирви, накопичують нафтопродукти у вирвi, а пiсля цього витягають їх (патент України № 0029697, МПК7 C 02 F 1/00, дата подачi 20.11.97 р.). Недолiком вiдомого способу є iстотний негативний вплив на геодинамiчну рiвновагу грунтового масиву, що перешкоджає безпечному його використанню в умовах розмiщення будинкiв та виробничих споруд у межах зони плями забруднення. Задачею цього винаходу є розробка способу вилучення техногенних скупчень нафтопродуктiв з поверхнi грунтових вод, що виключає негативний вплив на геодинамiчну рiвновагу грунтового масиву при лiквiдацiї тонкошарових скупчень нафтопродуктiв шляхом повернення вiдкачуваних грунтових вод у водоносний горизонт у межах зони плями забруднення. Для вирiшення поставленної задачi у вiдомому способi вилучення техногенних скупчень нафтопродуктiв з поверхнi грунтових вод, згiдно з яким у зонi плями забруднення бурять, щонайменше, одну водопонижувальну свердловину, вiдкачують воду до утворення депресiйної вирви, накопичують нафтопродукти у вирвi, а пiсля цього витягають їх, у вiдповiдностi з винаходом, у межах зони плями забруднення виконують грунтовi виробки i/або водопоглинальнi свердловини, в якi багаторазово спрямовують вiдкачувану воду в об'ємах, що забезпечують геодинамiчну рiвновагу грунтового масиву, а нафтопродукти накопичують та вилучають дискретно у мiнiмально необхiдних для роботи нафтового електронасоса кiлькостях. При цьому водопонижувальну свердловину бурять нижче рiвня роздiлу фаз на глибину (Нск), що визначається наступною залежнiстю: Нск = 1,25 (1+hв/hн) · Qн · tmin/d2ск, (1) де hв, hн – товщини шарiв у грунтовому масивi води та нафтопродуктiв, вiдповiдно, дм, Qн – продуктивнiсть нафтового електронасоса, л/с, dск – дiаметр свердловини, дм, tmin – мiнiмально можливий, по настройцi нафтового електронасоса, час вилучення нафтопродуктiв, с. Воду, що накопичується у водопонижувальнiй свердловинi, вилучають заглибним водопiднiмальним електронасосом, продуктивнiсть якого встановлюють у вiдповiдностi iз природною мiгра цiєю грунтових вод, при цьому продуктивнiсть водопiднiмального електронасоса (Qв) визначають так: Qв = (2,5 – 3,5) · hв · dск · kф · qскв, (2) де kф – коефiцiєнт фiльтрацiї грунтового масиву, qскв – питомий дебет свердловини по водi, л/с/дм2. У окремому варiантi виконання способу, що заявляється, воду, яку вiдкачують з водопонижувальної свердловини, подають в розташованi у зонi плями забруднення ємностi, стiнки яких мають коефiцiєнт фiльтрацiї, близький до коефiцiєнту фiльтрацiї грунтового масиву. Забезпечення пiдживлення грунтового масиву за рахунок багаторазового повернення води, вiдкачуваної з водопонижувальної свердловини у зону плями забруднення, дозволяє забезпечити геодинамiчну рiвновагу грунтового масиву та запобiгти посуванням та обрушенням грунту. Для реалiзацiї цього у межах плями забруднення виконують грунтовi виробки, водопоглинальнi свердловини або ємностi, в якi спрямовують вiдкачувану воду. При цьому, об'єм вiдкачуваної та поверненої у грунтовий масив води визначається продуктивнiстю водопiднiмального електронасоса i встановлюється в залежностi вiд коефiцiєнта фiльтрацiї грунтового масиву, питомого дебету та геометричних параметрiв свердловини, згiдно з наведеною вище залежнiстю (2). Накопичений при цьому об'єм нафтопродуктiв (Qн · tmin) повинен бути не менше мiнiмально витягуваного за умов настроювання нафтового електронасоса, тобто 0,785 · Нскd2ск/(1+hв/hн)=Qн · tmin (3) що й визначає мiнiмально доцiльне заглиблення свердловини нижче рiвня роздiлу фаз по запропонованiй вище залежностi (1). Води у водопонижувальнiй свердловинi накопичиться значно бiльше у порiвняннi з нафтопродуктами, але вилучати її при наявностi рухливостi водоносних шарiв не треба iз великою швидкiстю, оскiльки оптимальним буде притримуватися балансу природного припливу та вилучення води. При цьому виявляється можливим визначення дiапазону регулювання продуктивностi водопiднiмального електронасоса при збереженнi тривалостi геодинамiчних умов грунтового масиву. При бурiннi свердловини у зонi техногенних скупчень нафтопродуктiв та створеннi вирви депресiї положення зони плями забруднення змiнюється за рахунок притягнення у область, створену вирвою депресiї, грунтових вод разом з нафтопродуктами, що утворюють у водопонижувальнiй свердловинi шар певної товщини. Таким чином, у свердловинi вiдбувається накопичення нафтопродуктiв та води, якi вилучають вiдповiдними електронасосами. Глибину водопонижувальної свердловини виконують у вiдповiдностi iз залежнiстю (1), що була отримана на пiдставi моделювання процесiв гiдродинамiки у грунтових масивах, що достатньо надiйно забезпечує накопичення у нiй кiлькостi нафтопродукту, необхiдного для циклу роботи нафтового електронасоса. 2 30715 Використання вищезазначеної сукупностi iстотних ознак забезпечує безпечнi умови проведення робiт при вилученнi техногенних скупчень у межах зони плями забруднення, за рахунок дотримання геодинамiчної рiвноваги грунтового масиву, а також ефективне вимивання техногенних скупчень за рахунок багаторазового введення води у зону плями забруднення. Тобто багаторазова подача вилученої води у зону техногенного скупчення нафтопродуктiв дозволяє не тiльки пiдтримувати водний баланс у данiй зонi, але й значно пiдвищити ефективнiсть екологiчної очистки територiї за рахунок створення умов безперервного залучення нафтопродуктiв з рiзних глибин у зонi забруднення, тобто активiзувати процес залучення нафтопродуктiв на поверхню грунтових вод. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями, де на фiг. 1 показаний вид у планi скупчення нафтопродуктiв на територiї промислового об'єкту, а на фiг. 2 – перерiз А–А фiг. 1. Спосiб вилучення техногенних скупчень нафтопродуктiв з поверхнi грунтових вод реалiзується так. У межах територiї техногенних забруднень бурять розвiдувальнi свердловини 1, за допомогою яких виявляють границi зони плями забруднення 2, її початкове положення та товщини шарiв води i нафтопродуктiв. Пiсля цього розкривають горизонт грунтових вод бурiнням, щонайменше, однiєї водопонижувальної свердловини 3 iз заглибленням у водоносну частину горизонту на глибину Нск=1,25 · (1+hв/hн) · Qн · tmin/d2cк нижче рiвня роздiлу фаз. Водопонижувальну свердловину 3 обладнують нафтовим та водопiднiмальним електронасосами 4, 5 вiдповiдно. У залежностi вiд розташування на територiї, що очищається, жилих та промислових об'єктiв, у доступних мiсцях виконують водопоглинальнi свердловини 6 або грунтовi виробки 7. В окремому випадку у виробках 7 розташовують ємностi 8 для вiдвернення розмивання грунту. Розподiл вiдкачуваної води мiж водопоглинальними свердловинами 6, грунтовими виробками 7 та ємностями 8 реалiзується системою трубопроводiв 9, постаченою вентилями 10. Для збору вiдкачуваних нафтопродуктiв служить нафтоналивна ємнiсть 11. По закiнченню вищезазначених пiдготовчих операцiй за допомогою водопiднiмального електронасоса 5 проводять водопониження грунтових вод у зонi скупчення нафтопродуктiв(фiг. 2). Депресiйна вирва 12, що утворилася, забезпечує локалiзацiю нафтопродуктiв у межах плями забруднення 2. Пiсля накопичення мiнiмально необхiдної по умовах роботи нафтового електронасоса 4 кiлькостi нафтопродуктiв у вирвi 12 вмикають нафтовий електронасос 4, що вiдкачує нафтопродукти у нафтоналивну ємнiсть 11. У процесi водопониження вiдкачувану воду спрямовують у грунтовi виробки 7 або водопоглинальнi свердловини 6. При цьому вибiр черговостi заповнення свердловин 6 та виробок 7 здiйснюється у вiдповiдностi iз гiдрогеологiчними умовами територiї, що очищається, якi обумовлюють геодина мiчну рiвновагу грунтового масиву. Таким чином забезпечується повнiстю керована в часi та просторi циркуляцiя води у водоносному горизонтi, що запобiгає його неконтрольованому обезводненню та дозволяє виключити посування та обрушення грунтового масиву у зонi плями забруднення 2. Поряд з цим циркуляцiя активованої при багаторазовому контактi iз нафтопродуктами води забезпечує високоефективну промивку забруднених грунтiв, що, у кiнцевому пiдсумку, забезпечує бiльш якiсну екологiчну їх очистку. Щiльнiсть водопонижувальних свердловин 3 у зонi плями забруднення залежить вiд конфiгурацiї та розмiрiв зони техногенних скупчень нафтопродукту, але вiдстань мiж ними та їхнє розташування повинно бути таким, щоб забезпечити локалiзацiю зони у повному обсязi. Кожну з свердловин 3 обладнують своїм нафтовим та водопiднiмальним електронасосами 4 та 5. При цьому електронасос 4 на пiдвiсцi опускають у свердловину 3 нижче рiвня нафтопродукту так, щоб його забiрний прилад спiвпадав iз рiвнем роздiлу фаз нафтопродукт – грунтова вода. При увiмкненнi у роботу електронасоса 5 утворюється депресiя навколо свердловини 3 у водоносному шарi, у результатi чого деформується початковий контур зони плями забруднення 2 до повної його лiквiдацiї. У перiод часу накопичення нафтопродукту вирва 12, яка утворилася у шарi нафтопродукту, самолiквiдується за рахунок природного перерозподiлу потоку у грунтi, пiдготовлюючи електронасос 4 до роботи, по закiнченнi якої новий цикл наповнювання та вилучення нафтопродукту повторюється до остаточного його вилучення. Динамiка вилучення води з водопонижувальної свердловини 3 дозволяє створювати вирви депресiї 12 таким чином, щоб забезпечувати безпечнi умови локалiзацiї зони плями забруднення 2 та вилучення нафтопродукту. Положення глибини рiвнiв шару нафтопродуктiв та його товщини iз певною перiодичнiстю, але не рiдше одного-двох разiв на тиждень, замiряють у кожнiй iз свердловин 3 i, в залежностi вiд отриманих даних, забiрний прилад нафтового електронасоса 4 встановлюється завжди на рiвнi роздiлу фаз. Таким чином, iз використанням способу, що пропонується, видається можливим здiйснювати локалiзацiю та лiквiдацiю зон забруднення грунтових вод нафтопродуктами типу газового конденсату, керосину або бензину в умовах розмiщення будiвель на поверхнi землi iз заздалегiдь певною динамiкою створення депресiйних воронок та без побоювання можливого руйнування цих будiвель, бо при такому способi не створюються умови iнтенсивних геодинамiчних посувань та обрушень грунтового масиву. Ефективнiсть очистки при цьому iстотно пiдвищується за рахунок багаторазового промивання забрудненої зони водою, вилученої з водопонижувальних свердловин, здатної захоплювати та уволiкати за собою нафтопродукти. 3 30715 Фіг. 1 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4 30715 5